操作系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)工程 課程教學大綱

《操作系統(tǒng)》課程教學大綱一、課程簡介課程中文名操作系統(tǒng)課程英文名OperatingSystem雙語授課□是否課程代碼10112014課程學分64總學時數(shù)64（含實踐8）課程類別□通識教育課程□公共基礎課程專業(yè)教育課程□綜合實踐課程□教師教育課程課程性質(zhì)必修□選修□其他課程形態(tài)□線上線下□線上線下混合式□社會實踐□虛擬仿真實驗教學考核方式閉卷□開卷□課程論文□課程作品□匯報展示□報告課堂表現(xiàn)□階段性測試平時作業(yè)其他（可多選）開課學院大數(shù)據(jù)與智能工程學院開課系(教研室)計算機科學與技術面向專業(yè)計算機科學與技術數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)物聯(lián)網(wǎng)工程開課學期第5學期先修課程C語言程序設計，計算機組成原理，數(shù)據(jù)結構后續(xù)課程選用教材1.郁紅英.計算機操作系統(tǒng)（第4版）[M].北京：清華大學出版社.20232.湯小丹.計算機操作系統(tǒng)（慕課版）[M].北京：人民郵電出版社，2023參考書目1.AbrahamSilberschatz、鄭扣根譯.操作系統(tǒng)概念（第9版）.高等教育出版社,2018.2.WilliamStallings,陳向群譯.操作系統(tǒng)：精髓與設計原理（第9版）.電子工業(yè)出版社,2021.課程資源1.操作系統(tǒng).學堂在線（清華大學公開課）./courses/course-v1:TsinghuaX+30240243X+sp/about2.計算機操作系統(tǒng).學堂在線（南京大學公開課）./courses/course-v1:NJU+C1026+2016_T2/about3.操作系統(tǒng).愛課程（浙江大學公開課）./sCourse/course_6801.html課程簡介操作系統(tǒng)是計算機專業(yè)本科生的必修專業(yè)主干課程，授課對象為計算機科學與技術專業(yè)等相關專業(yè)的本科生。課程將全面、系統(tǒng)地介紹計算機操作系統(tǒng)的體系結構，使學生掌握操作系統(tǒng)的基本原理，理解典型操作系統(tǒng)的設計方法，了解操作系統(tǒng)常用的算法和數(shù)據(jù)結構。使學生的專業(yè)知識進一步完善和豐富，為將來的開發(fā)和研究工作打下一定的基礎。二、課程目標表2-1課程目標序號具體課程目標課程目標1了解操作系統(tǒng)的基本概念，掌握操作系統(tǒng)的主要功能，包括進程管理、存儲管理、設備管理和文件管理，理解操作系統(tǒng)功能設計的需求和方法。了解操作系統(tǒng)安全機制。課程目標2能夠在工程項目中運用專業(yè)的基本理論和原理，綜合考慮系統(tǒng)的性能、設計與建設成本以及各種利弊，完成確定的工程項目（軟件系統(tǒng)或硬件為主的系統(tǒng)）目標。熟練掌握操作系統(tǒng)的基本概念、基本原理、內(nèi)部結構、設計與實現(xiàn)技術，掌握主流操作系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用技巧，掌握國際主流操作系統(tǒng)的設計特點，了解操作系統(tǒng)的研究與發(fā)展動向。課程目標3認同計算機類專業(yè)，具有主動參與、積極進取、崇尚科學、探究科學的學習態(tài)度和思想意識；增強學生的團隊合作和溝通能力；具備實事求是的科學態(tài)度與創(chuàng)新精神；開闊軟件開發(fā)領域視野，能夠通過網(wǎng)絡或其它學習渠道更新編程思維，具有不斷學習適應社會進步和IT技術行業(yè)發(fā)展終生學習意識。具備家國情懷、社會責任；形成正確的理想信念。表2-2課程目標與畢業(yè)要求對應關系（物聯(lián)網(wǎng)工程）畢業(yè)要求指標點課程目標1.工程知識：能夠將數(shù)學、自然科學、工程基礎和計算機科學與技術專業(yè)知識用于解決計算機復雜工程問題。[M]1.1能夠使用數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識，表述物聯(lián)網(wǎng)復雜工程問題。課程目標12.問題分析：能夠應用數(shù)學、自然科學和工程科學的基本原理，識別、表達、并通過文獻研究分析計算機復雜工程問題，以獲得有效結論。[L]2.3能夠應用工程基礎以及專業(yè)知識對最終結論進行合理性評價、改進與優(yōu)化。課程目標24.研究：能夠基于科學原理并采用科學方法對計算機復雜工程問題進行研究，設計實驗、分析與解釋數(shù)據(jù)，并能通過信息綜合得到合理有效結論。[H]4.1能夠綜合運用科學原理，針對所要解決的物聯(lián)網(wǎng)復雜工程問題展開研究，明確研究內(nèi)容與目標。課程目標3三、課程學習內(nèi)容與方法（一）理論學習內(nèi)容及要求表3-1課程目標、學習內(nèi)容和教學方法對應關系序號課程模塊學習內(nèi)容學習任務課程目標學習重點難點教學方法學時1操作系統(tǒng)簡介操作系統(tǒng)的定義、目標、功能、特征、分類，操作系統(tǒng)的發(fā)展歷史及其在計算機系統(tǒng)中的地位；操作系統(tǒng)的接口和服務；主流操作系統(tǒng)簡介拓展閱讀、練習、線上學習、個人作業(yè)課程目標1課程目標2課程目標3重點：了解操作系統(tǒng)的設計結構講授法案例法42操作系統(tǒng)的運行環(huán)境計算機系統(tǒng)層次結構，處理器、存儲器I/O系統(tǒng)、時鐘、中斷機制，操作系統(tǒng)啟動與引導拓展閱讀、練習、線上學習、個人作業(yè)課程目標1重點：側重理解I/O結構、存儲結構、硬件保護、系統(tǒng)調(diào)用的原理及處理過程難點：處理器特權級、中斷、時鐘的原理及處理過程講授法案例法23進程/線程引入進程/線程的動機，多線程環(huán)境中的進程/線程實現(xiàn)，進程/線程狀態(tài)，進程/線程的系統(tǒng)調(diào)用及應用拓展閱讀、練習、線上學習、個人作業(yè)課程目標1重點：側重掌握進程模型和多線程模型難點：進程控制塊的概念和作用；進程狀態(tài)與進程控制的關系講授法案例法44處理器調(diào)度處理器調(diào)度的層次、選擇處理器調(diào)度算法的準則，作業(yè)、進程和線程之間的關系，作業(yè)的管理和調(diào)度，處理器調(diào)度的功能和類型，作業(yè)調(diào)度和處理器調(diào)度算法，實時調(diào)度算法，多處理器調(diào)度算法拓展閱讀、練習、線上學習、個人作業(yè)課程目標1課程目標2重點：側重掌握處理器調(diào)度準則，調(diào)度算法、調(diào)度模型難點：分析調(diào)度算法實現(xiàn)技術講授法案例法65同步、通信與死鎖進程間的制約關系：協(xié)作與競爭，臨界區(qū)概念，實現(xiàn)臨界區(qū)管理的方法，同步機制，信號量解決進程間的互斥與同步，管程的概念與使用；進程間通信的概念和分類；死鎖產(chǎn)生的條件，死鎖的防止、避免、檢測和解除拓展閱讀、練習、線上學習、個人作業(yè)課程目標1課程目標2重點：側重理解互斥、臨界區(qū)概念和實現(xiàn)方法，掌握進程間通信的原理和系統(tǒng)調(diào)用難點：運用信號量或管程機制解決并發(fā)性問題講授法實驗法146存儲管理存儲管理的功能，程序的編譯、鏈接、裝入和執(zhí)行過程；地址重定位和保護；分區(qū)、分頁和分段存儲管理；內(nèi)存擴充的概念，交換、覆蓋、虛擬存儲技術；基于請求分頁技術實現(xiàn)的虛擬存儲器拓展閱讀、練習、線上學習、個人作業(yè)課程目標1重點：側重理解地址重定位，進程地址空間的分配難點：虛擬頁式管理及頁面置換算法的應用講授法案例法127設備管理設備管理的功能和目標，I/O管理的層次結構、設備無關的概念、設備驅動程序設計原理，I/O應用接口和系統(tǒng)調(diào)用，存儲設備虛擬化技術。拓展閱讀、練習、線上學習、個人作業(yè)課程目標2重點：I/O軟件設計的層次結構難點：設備無關、設備驅動講授法案例法68文件管理文件管理的層次結構，文件系統(tǒng)的概念，文件的實現(xiàn)與存取方法，目錄的實現(xiàn)，磁盤存儲空間的管理與存取方法，文件與磁盤的系統(tǒng)調(diào)用。拓展閱讀、練習、線上學習、個人作業(yè)課程目標2重點：文件結構、目錄結構、磁盤空間結構難點：文件實現(xiàn)的數(shù)據(jù)結構講授法案例法69安全與保護CIA模型，操作系統(tǒng)安全性要求的主要內(nèi)容拓展閱讀、練習、線上學習、個人作業(yè)課程目標3重點：安全機制及其在操作系統(tǒng)中的應用難點：理解安全策略的定義與分類講授法2實驗學習內(nèi)容及要求表3-2課程目標、學習內(nèi)容和教學方法對應關系序號項目名稱項目來源教學目標（觀測點、重難點）學時數(shù)項目類型要求每組人數(shù)教學方法課程目標1實驗1

多道程序設計與并發(fā)環(huán)境教師開發(fā)學生能夠理解掌握程序并發(fā)執(zhí)行的特征，設計簡單的并發(fā)程序2驗證必做1課堂講授實驗指導2實驗2

基于信號量的并發(fā)控制教師開發(fā)學生能夠理解并發(fā)控制機制，掌握信號量在互斥和同步控制中的作用，能夠完成簡單同步問題的控制2驗證必做1課堂講授實驗指導3實驗3

經(jīng)典進程同步問題教師開發(fā)學生能夠理解并分析復雜的同步控制問題，初步具備使用同步機制解決問題的能力4設計必做1課堂講授實驗指導四、課程考核（一）考核內(nèi)容與考核方式表4-1課程目標、考核內(nèi)容與考核方式對應關系課程目標考核內(nèi)容所屬學習模塊/項目考核占比考核方式課程目標11.操作系統(tǒng)的基礎概念模塊142%課堂表現(xiàn)作業(yè)實驗操作閉卷考試2.操作系統(tǒng)的執(zhí)行環(huán)境模塊23.進程/線程的描述與控制模塊34.處理器調(diào)度模塊45.進程同步模塊56.存儲管理模塊67.設備管理模塊78.文件管理模塊8課程目標21.處理器調(diào)度算法模塊454.4%作業(yè)實驗操作閉卷考試2.經(jīng)典進程同步問題模塊53.虛擬內(nèi)存置換算法模塊64.設備無關與虛擬化模塊7課程目標31.國產(chǎn)操作系統(tǒng)的發(fā)展簡史模塊13.6%作業(yè)2.軟件工程設計結構模塊7、模塊8表4-2課程目標與考核方式矩陣關系課程目標考核方式考核占比平時成績40%期末考試成績60%課堂表現(xiàn)20%作業(yè)

40%實驗項目40%課程目標150%50%0%45%42%=(20%*50%+40%*50%)*40%+60%*50%課程目標250%40%100%50%54.4%=(20%*50%+40%*40%+40%*100%)*40%+60%*50%課程目標30%10%0%5%3.6%=10%*40%*40%+60%*5%（二）成績評定1.平時成績評定（1）課堂表現(xiàn)（20%）：通過學生在課堂上的表現(xiàn)情況、發(fā)言與提問情況，來評價學生相關的能力。（2）作業(yè)完成情況（40%）：圍繞課程的學習目標進行作業(yè)的設計。如讓學生簡述對知識的認識，考核學生對于概念的理解情況，幫助學生將定義轉化為自己的理解。（3）實踐教學（40%）：如通過課程實踐，訓練學生的課堂實踐能力，使學生真正明確教學技能在實際教學中的應用。2.期末成績評定期末考核主要考察學生對計算機操作系統(tǒng)設計結構、主要功能、常用算法的理解和應用。方式為閉卷考試。要求學生掌握操作系統(tǒng)的基本概念和常用算法。3.總成績評定總成績應由平時考核成績和期末考核成績構成：總成績（100%）=平時成績（40%）+期末成績（60%）表4-3平時成績評分標準考核項目評分標準優(yōu)良中及格不及格90-100分80-90分70-80分60-70分0-60分課堂表現(xiàn)嚴格遵守課堂紀律，按要求完成課堂練習且正確率高。積極主動參與課堂討論，討論表述的論點正確有新意，有自己的見解，能體現(xiàn)良好的職業(yè)道德、職業(yè)使命感和社會責任感。嚴格遵守課堂紀律，按要求完成課堂練習且正確率比較高。經(jīng)常參與課堂討論，討論表述的論點正確，有一定新意，討論能體現(xiàn)良好的職業(yè)道德、職業(yè)使命感和社會責任感。比較遵守課堂紀律，按要求完成課堂練習且有一定正確率。較少參與課堂討論，討論表述的論點基本正確，討論基本能體現(xiàn)職業(yè)道德、職業(yè)使命感和社會責任感。比較遵守課堂紀律，偶有遲到早退現(xiàn)象。按要求基本完成課堂練習且有基本正確。偶爾參與課堂討論，討論表述思路一般，邏輯性不強，說服力一般。不遵守課堂紀律，經(jīng)常遲到早退和缺課，不參與課堂討論，未按要求完成課堂練習或正確率低。實踐操作實驗項目中完成度100%。所有操作全部正確，實驗項目內(nèi)容完整，答題規(guī)范。實驗項目完成